随着我国经济与工业的快速发展,重金属污染治理问题也越来越严峻。锌作为重金属污染之一,广泛的存在于电镀行业以及冶金行业排水中。水体中过量的锌会破坏水生态平衡,对水生生物的生存乃至人类健康造成了严重的威胁。与传统物理化学法相比,生物法除锌因其对环境更为友好、经济性更高,并且不会造成二次污染等优点而受到国内外广泛关注。与利用生长中细胞和死细胞除锌相比,休眠细胞不需要较多营养成分,还能进行各种生理代谢活动,因此可能具有更大的应用潜力。此外,近几年,纳米材料因其独特的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等被广泛应用于航空、军事、医学等多个领域,因此合成独特性能的纳米材料成为国内外研究热点。与物理化学合成方法相比,生物合成法具有清洁、反应条件温和、成本低等优势,且生物合成的纳米材料具有良好的分散性、稳定性、生物相容性等优点,已引起了各国学者的广泛关注。那么,能否找到一种微生物,在除锌的同时能够控制合成纳米材料,达到污染物的去除和重金属资源回收的双重目的呢?本论文利用实验室前期已证有良好重金属去除能力的深海菌假交替单胞菌Pseudoalteromonassp.DSBS(简写为DSBS)休眠细胞,对其除重金属锌离子机理过程及后期控制合成硫化锌纳米颗粒进行了研究,实现了重金属治理与回收再利用的统一结合,具有重要理论意义。主要研究结果如下:DSBS休眠细胞在初始锌浓度64 mg/L时能够达到最大锌离子去除量(54 mg/L);在pH3-7范围内都能达到良好的锌离子去除效果,但是酸性条件和中性条件下涉及的除锌机理不同;需要一定的盐度(1%);后期除锌过程需要氧气参与;温度在25℃时能够保持最大除锌能力;后期除锌还需要合适的碳源(乳酸钠)参与。通过对DSBS休眠细胞各部分除锌能力等方面的实验探究,得到了 DSBS休眠细胞生物除锌机理的基本过程:在前期,环境中的锌离子一部分会被胞外聚合物(EPS)和细胞壁/膜官能团敖合或电荷吸附,一部分则会穿过细胞壁,在细胞周质空间中进行积累,但周质空间积累锌离子的能力是有限的,当积累到一定程度后,周质空间中的锌离子即会被细胞跨膜运输到胞内,在胞内酶的作用下诱导生成沉淀物质予以解毒。通过扫描电镜、透射电镜观察以DSBS休眠细胞为模板合成硫化锌实验产物,发现在菌体表面附着有大量尺寸在30 nm左右的颗粒状沉淀,表明了 DSBS休眠细胞不仅可以为沉淀提供附着位点,同时在胞外粘稠多糖分泌物的帮助下,可以更好地控制晶核的生长。通过EDS和XRD表征手段对合成产物的成分进行分析,结果表明该生物合成硫化锌材料是由硫化锌、磷酸氢钙及其他有机物构成的硫化锌有机复合物。这表明以DSBS为模板合成硫化锌纳米材料是可行的。最后通过测定合成材料ZETA电位等电点确定了该硫化锌纳米材料为闪锌矿类型。本研究发现的微生物周质空间具有储存锌离子的能力,是一种新的微生物除锌机制,这为探究微生物除重金属机理提供了新的思路;另外,本研究巧妙地利用除锌后的DSBS休眠细胞控制合成了硫化锌纳米颗粒,实现了重金属治理与回收再利用的统一结合,为环境保护与资源回收再利用提供了新的理论方法。